четвъртък, септември 23, 2010

Изследователи от Penn State поглеждат отвъд Раждането на Вселената



Фигурата представя разширяващата се вселена. Нашето време сега е разположено на точката 1.8 вдясно от графиката. Според изчисленията на групата на Ashtekar, когато погледнем назад в историята на вселената, ‘времето’ не отива до точката на Големия Взрив, ами отскача към левия клон на графиката, което обяснява свиващата се вселена. (снимка от Penn State)

ScienceDaily (May 16, 2006) — Според общата теория на относителността на Айнщайн, Големия Взрив представлява Началото, грандиозното събитие, което не само материята, но и самото пространство е родено. Докато класическите теории не предлагат обяснение за съществуване преди този момент, група изследователи от Penn State са използвали квантово-гравитационни калкулации за да открият нишки, които водят до едно по-ранно време.

“Общата относителност може да се използва за да се опише Вселената обратно до точка, в която материята става толкова плътна, че уравненията не издържат и пропадат,” казва Abhay Ashtekar, носител на Eberly Family Chair в областта на физиката и директор на Institute for Gravitational Physics and Geometry в Penn State. “Отвъд тази точка, ние трябва да приложим квантови методи, които не били на разположение на Айнщайн.” Чрез комбинирането на квантовата физика и общата относителност, Ashtekar и двама от неговите пост-докторни изследователи, Tomasz Pawlowski и Parmpreet Singh, са успели да разработят модел, който проследява Големия Взрив до смаляваща се Вселена, която има физика подобна на нашата. В изследване публикувано в текущото издание на Physical Review Letters, групата показва, че преди Големия Взрив, е съществувала Вселена, която се е свивала с пространство-времева геометрия, подобна на нашата разширяваща се Вселена.

Под въздействието на гравитационните сили, вселената се свива в себе си, докато достигне точка, в която квантовите характеристики на пространство-времето карат гравитацията да стане отблъскваща сила, а не привличаща. „Използвайки квантовите модификации в космологичните уравнения на Айнщайн показахме, че класическият Голям Взрив всъщност е квантов Скок,” казва Ashtekar. “Ние бяхме толкова изненадани от откритието, че има друга класическа вселена преди Големия Взрив, че повторихме симулациите с различни параметри в продължение на няколко месеца, но открихме, че сценарият с Големия Скок е доста устойчив/здрав.”

По принцип, идеята за друга вселена съществуваща преди Големия Взрив беше предложена преди това, но това е първото математическо описание, което систематично установява съществуването й и извлича характеристиките на пространство-времето в тази вселена.

Изследователският екип използвал ‘loop quantum gravity’, водещ подход при проблема на унифицирането на общата относителност с квантовата физика, който също беше използван за пръв път от Penn State Institute of Gravitational Physics and Geometry. В тази теория, пространство-времевата геометрия има обособена ‘атомна’ структура и познатия континиум е само едно приближение. Тъканта на пространството е буквално изтъкана от едно-пространствени квантови нишки. Близо до Големия Взрив, тази тъкан е бурно разкъсана и в този момент квантовата природа на геометрията става важна. Това прави гравитацията силно отблъскваща сила, което дава възход на Големия Отскок.

"Първоначалната ни работа предполага хомогенен модел на вселената,” казва Ashtekar. "Въпреки това, това ни даде увереност в основните идеи на loop квантовата гравитация. Ще продължим да изчистваме модела за да можем по-добре да илюстрираме вселената, такава каквато я познаваме и за да разберем по-добре свойствата на квантовата гравитация."

Изследването е спонсорирано от National Science Foundation, Alexander von Humboldt Foundation, и от Penn State Eberly College of Science.

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2006/05/060515232747.htm

вторник, септември 21, 2010

Космолозите предричат статична Вселена след 3 билиона години*



Млечният път в инфрачервена светлина както изглежда днес. След 3 билиона години, физиците Lawrence Krauss и Robert J. Scherrer предpичат, че живите същества ще възприемат само една „островна вселена” съставена от Млечния път и близките и съседи от Локалната група, които ще плават в непреодолима тъмна празнота. (Credit: E. L. Wright (UCLA), The COBE Project, DIRBE, NASA)

ScienceDaily (May 24, 2007) — Когато холандския астроном Willem de Sitter предложил статична вселена в началото на 1900-те, той е изпреварил времето си с около 3 билиона години.

Сега, физиците Lawrence Krauss от Университета Case Western Reserve и Robert J. Scherrer от Университета Vanderbilt предричат, че след билиони години, информацията, която в момента ни позволява да разберем как вселената се разширява, ще е изчезнала отвъд видимия хоризонт. Това, което остане ще е „островна вселена” направена от Млечния път и съседите й от близката й локална група, които ще са в смазваща тъмна празнота.

Статията на изследователите, "Завръщането на статичната Вселена и краят на космологията,” беше наградена с една от наградите за 2007 от Gravity Research Foundation.

"Физиците от бъдещето ще могат да заключат, тяхната островна вселена не е била вечна, но е малко вероятно, че ще могат да предположат, че началото е било породено от Голям Взрив,” казват изследователите.

Според Krauss, откакто Edwin Hubble с наблюденията си през 1929 показа, че Вселената се разширява, „основите на модерния Голям Взрив” бяха построени възоснова на измервания на космическия микровълнов радиационен фон, остатъчно сияние от формирането на ранната вселена, движението на галактиките надалеч от локалната група и доказателство за изобилие от елементи произведени в примитивната вселена, както и теоретични заключения базирани на Общата теория на относителността на Айнщайн.

Като от история от научно фантастичен роман, физиците започнаха да си представят вселена базирана на „какво ако”. Дълго време след разпадането на слънчевата система, от физиците, които ще произлязат от други планети в други слънчеви системи, ще зависи проумяването и разкриването на мистериите на произхода на системите от гледната точка на техните изолирани вселени доминирани от тъмна енергия.

Но иронията на съществуването на изобилието от тъмна енергия, казват изследователите, е че бъдещите физици няма да имат възможност да измерят присъствието й, поради пустотата/празнината в гравитационната динамика на движещите се галактики.

"Ние живеем в специален момент от еволюцията на Вселената,” казват изследователите, и някакси хумористично добавят: „Единственото време, в което може чрез наблюдения да потвърдим, че живеем в много специален момент от еволюцията на вселената.”

Изследователите обясняват, че модерната космология е построена върху теорията на Айнщайн за общата относителност, което изисква разширяваща се или колапсираща вселена с еднаква плътност на материята. Но също така може да съществуа изолиран регион в иначе изглеждащо статична вселена.

След това дискутират изводите от засичането на космическия микровълнов фон, който предоставя снимки на вселената в ранните й години.

Това лъчение ще се измести към червения спектър – към все по-дълги и по-дълги честоти, и евентуално няма да може да се засече в нашата галактика. Krauss каза, "Буквално няма да имаме начин да засечем лъчението."

Изследователите продължават дискусията, като проследяват един от ранните елементи като хелий и деутерий – произведени в Големия Взрив. Те предричат, че системите, които ни позволяват да засечем първичния деутерий ще се разпокъсат из Вселената и няма да могат да се засекат, докато хелия, който има концентрация около 25% в момента на Големия Взрив, ще стане незабележим, като звездите ще произвеждат все повече и повече в течение на живота си, и този хелий ще замъгли остатъците от ранната Вселена.

"В крайна сметка, Вселената ще изглежда статична," каза Краус. „Всяко доказателство от модерната космология ще изчезне."

Krauss заключи с коментар, в който предложи заключенията си. „Може да се почувстваме самодоволни, затова че можем да засечем доста нещя, за които бъдещите няма как да знаят, но в същото време, това предполага, че в момента се чудим какви важни аспекти от вселената ни липсват. Така че, резултатите ни предполагат един вид ‘космическо унижение’.

Бел. прев. - Оригиналното заглавие е „Cosmologists Predict A Static Universe In 3 Trillion Years”. В англоговорящите държави, числото трилион е 1,000,000,000,000, т.е. 1 милион милиона. В останалите страни и в българския език това съотвества на числото билион.

Източник: ScienceDaily.com

петък, септември 17, 2010

Ново изследване предполага, че законите на физиката варират из Вселената



Илюстрация на диполярната вариация в константата на фината структура, алфа, из небето, както е видяна от двата телескопа използвани в работата: телескопа Keck в Хавай и ESO Very Large Telescope в Чили. (Credit: Copyright Dr. Julian Berengut, UNSW, 2010)

ScienceDaily (Sep. 9, 2010) — Група от астрофизици в Австралия и Англия са открили доказателство, че законите на физиката са различни в различни части на Вселената.

Групата – от New South Wales, Swinburne University of Technology и University of Cambridge – e публикувалa доклад в списанието Physical Review Letters. Предварителна версия на документа в момента е под преглед.

Докладът обяснява как една от предполагаемите фундаментални константи на природата в крайна сметка изглежда, че не е константна. Вместо това, това ‘магическо число’ познато като константа на фината структура – ‘алфа’ за кратко – изглежда, че варира из вселената.

"След измерването на алфа в около 300 отдалечени галактики, се е показала последователност: това магическо число, което ни показва силата на електромагнетизма, не е еднакво навсякъде, както е тук на Земята, и изглежда, че варира непрекъснато по предпочитана/определена ос из вселената,” каза проф. John Webb от Университета New South Wales.

"Последствията от нашето текущи разбирания за науката са огромни. Ако законите на физиката се окаже, че са просто ‘местни закони’, то тогава наблюдаемата част на вселената e благосклонна към съществуването на живота и човешките същества, докато другите по отдалечени райони, може би изключват възможността за формиране на живот, най-малкото такъв какъвто го познаваме."

"Ако нашите резултати са коректни, очевидно е, че ще имаме нужда от нови физични теории за да ги задоволят.”

Заключенията на изследователите са базирани на нови измервания с Very Large Telescope (VLT) в Чили, заедно с предишни измервания от най-големите оптични телескопи в обсерваторията Keck в Хавай.

Julian King от Университета New South Wales обясни как ги е поразил новият резултат след комбинирането на две серии от измервания. "Телескопите Keck и VLT са в различни полусфери – те гледат в различни посоки във Вселената. Гледайки на север с Keck ние виждаме, осреднена, по малка алфа в отдалечените галактики, но когато гледаме на юг с VLT виждаме по-голяма алфа."

"Вариацията е много малка – около 1 на 100 000 – из наблюдаемата вселена, но е възможно да се получат доста по-големи вариации отвъд наблюдаемия хоризонт,” каза King.

Откритието ще принуди учените да преосмислят разбирането си за законите на Вселената. „Константата на фината структира и други фундаментални константи, заемат централно място в теориите на физината. Ако те наистина варират, ще имаме нужда от по-добра и по-дълбока теория," каза д-р Michael Murphy от Swinburne University.

"Тъй като ‘варираща константа’ ще разтърси нашето разбиране за света, извънредните твърдения изискват извънредни доказателства. А това, което открихме, без съмнение е извънредно."

"Това е един от най-големите въпроси на модерната наука – дали законите на физиката са еднакви навсякъде във вселената и през цялата й история? Ние сме решени да отговорим на този въпрос по един или друг начин."

Други изследователни, които участват в изследването са проф. Victor Flambaum и докторанта Matthew Bainbridge от University of New South Wales, и проф. Bob Carswell от University of Cambridge (UK).

Източник: http://www.sciencedaily.com/releases/2010/09/100909004112.htm